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初始滑移动力学实现量子姆潘巴效应

Initial-Slip Dynamics Enables the Quantum Mpemba Effect

M. Crotti, F. Cavaliere, D. Ferraro, G. Benenti, M. Sassetti

arXiv 2609.16781首次发表:更新:

发表机构

Università degli Studi dell’Insubria; INFN, Sezione di Milano; Università di Genova; CNR-SPIN(因斯布鲁克大学; 意大利国家核物理研究所米兰分部; 热那亚大学; 意大利国家研究委员会自旋物理研究所)

机构由 AI 辅助整理,请以论文原文为准。

AI 中文总结

该研究解析证明量子谐振子与玻色子环境耦合中,初始滑移动力学产生的瞬态关联是实现量子姆潘巴效应的关键,忽略该贡献会完全抑制异常弛豫。

AI 中文摘要

我们研究了量子姆潘巴效应,即初始远离平衡的系统比初始更接近平衡的系统弛豫得更快的现象,该效应出现在线性耦合到玻色子环境的量子谐振子中。从不同温度下的因子化热态出发,我们推导了量子姆潘巴效应发生的精确解析判据,该判据也适用于通常考虑的弱耦合和马可夫近似之外的情形。最重要的是,我们表明该效应由系统-环境相互作用的突然开启所产生的初始滑移动力学所实现。忽略这一贡献会完全抑制异常弛豫,从而将瞬态系统-环境关联识别为量子姆潘巴效应背后的关键要素。

英文摘要

We investigate the quantum Mpemba effect, whereby a system initially farther from equilibrium relaxes faster than one initially closer to equilibrium, emerging in a quantum harmonic oscillator linearly coupled to a bosonic environment. Starting from factorized thermal states at different temperatures, we derive exact analytical criteria for the occurrence of the quantum Mpemba effect valid also beyond the typically considered weak-coupling and Markovian approximations. Most importantly, we show that the effect is enabled by the initial-slip dynamics generated by the sudden switch-on of the system-bath interaction. Neglecting this contribution completely suppresses the anomalous relaxation, identifying transient system-bath correlations as the key ingredient underlying the quantum Mpemba effect.

CommentsMain: 10 pages, 4 figures. Supplemental Material: 24 pages, 1 figure

论文原文

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